物質的組成 1－3
凡具有質量並占有空間者，都稱為「物質」。
一、物質的分類 純物質： 只由一種原子或分子構成，具有固定的組成與性質，例如：水有固定 的熔、沸點。 元素：僅含一種原子的物質，不能以化學方法再分解成更簡單的物 質，例如：鑽石（C）、氧（O2）、硫（S8）、鐵（Fe）……等物 質。目前已知元素有一百多種，可依導電性分為金屬、非金屬及類 金屬元素三大類。 金屬：Na、Mg、Fe、Zn、Al……等。 類金屬：B、Si、Ge、As、Sb、Te、Po、At。 非金屬：H2、N2、O2、F2、Cl2……等。 化合物：由兩種或兩種以上的元素依特定比例化合而成的物質，不 能以物理方法再分離。例如：水（H2O）、二氧化碳（CO2）、葡 萄糖（C6H12O6）……等物質。 化學方法 2H2O() ───→ 2H2(g) O2(g) 電解 混合物： 由兩種或兩種以上純物質任意比例混合而成之物質，沒有固定的熔、 沸點。 均勻混合物：混合後成單一相之物質，又稱為溶液。其分為以下三 類：
1－4
固態溶液，如合金。 液態溶液，如糖水。 氣態溶液，如空氣。 非均勻混合物：混合後為兩相以上之物質，例如：泥砂水。 二、物質的分離 方 法原 理內 容 過濾法 利用顆粒大小不同 利用濾紙、濾網等讓顆粒小的物質（如液體） 通過，以便分離不溶性固體的方法，例如：水 中分離出砂 蒸餾法 利用沸點不同 利用物質沸點的差異，經加熱後再冷凝分離， 例如：墨水中分離出水 分餾法 利用揮發性不同 兩種以上揮發性成分的混合溶液，利用沸點的 差異，將蒸氣收集冷凝分別收集，例如：石油 的分餾 再結晶法 利用溶解度不同 使部分溶劑蒸發或降溫，析出溶解度較小的結 晶體，例如：硝酸鉀與食鹽的分離 層析法 利用附著力不同 利用物質在物質表面（濾紙）上吸附力的差異 來分離的方法，例如：分離出葉綠素和葉黃素 萃取法 利用溶解度不同 利用溶質在兩種不互溶的溶劑中溶解度的不同 ，將溶質大量移入另一溶劑中，例如：利用 CCl4 萃取出茶中的咖啡因
三、原子與分子
原子說： 道爾頓原子說的確立是根據「質量守恆定律」、「定比定律」、「倍 比定律」三種： 質量守恆定律：化學反應前各物質總質量反應後各物質總質量。 定比定律：一種化合物無論其來源或製備方式如何，組成元素間有
物質的組成 1－5
一定的質量比。 倍比定律：兩元素所形成的不同化合物間，當一元素質量固定時， 則另一元素的質量會成簡單整數比。 例如：氮和氧可以形成多種化合物，如下表： N2O 1 4
N 重量固定，O 重量比 O 重量固定，N 重量比
： ： ：
NO 2 2
： ： ：
NO2 4 1
N2O、NO、NO2 中，N 元素重量固定，則 O 元素重量比為 1：2：4 ，而化學式中 N 原子數固定，O 原子數比也是 1：2：4。 ：兩種化合物皆由 A、B 兩元素組成，化合物Ⅰ含 A 20%，化 合物Ⅱ含 A 25%，若化合物Ⅰ的化學式為 AB2，則化合物Ⅱ 的化學式為何？ Ⅰ（AB2） Ⅱ（ABX）
A 20% 25%
B 80% 75%
：固定 A（當 A 的質量相同） Ⅰ（AB2） Ⅱ（ABX）
A 1 1
B 4 3
Ⅰ（AB2 ） Ⅱ（ABX ）
A 1 1
B 4 3
B 元素重量比 2：x 4：3
3 2 AB 3 A2B3 x 2
1803 年，由道耳頓所提出，相關資料整理如下表： 內 容 一切的物質都由原子組成，原子是 最基本粒子，不可再分割 同一種元素的原子，具有相同的質 量及性質，不同元素的原子，其質
現 今 修 正 原子可再分割成更小的粒子，例如 ：電子、質子、中子等 因元素有同位素的存在，故同一種 元素原子（12 C、14 C）質量可以不
1－6 量和性質不同 相同 不同元素的原子能以簡單的整數比 結合成化合物 化學反應只是原子間的重新排列， 在核反應，原子的種類會改變 反應前後原子的種類與數目不變
分子說：
1811 年，由亞佛加厥所提出。決定氣體化學性質之最小粒子為分子 ，分子由同種或異種原子構成，例如：He、H2、CO2。而分子說的確 立依據「氣體化合體積定律」、「亞佛加厥定律」二種： 氣體化合體積定律：在同溫、同壓下，化學反應中用去或生成的各 種氣體體積間，恆成簡單的整數比。 例如：
氫氣
氯氣
H2
Cl2
2HCl
1mL
1mL
2mL
2mL
2mL
4mL
氯化氫氣體
用去體積與生成體積比為 1：1：2 道耳頓原子說無法說明氣體化合體積定律。 例如：
氫
氯
氯化氫
若同體積的氣體具有相同原子數，則氯化氫就由半個氫原子和半個 氯原子結合而成，顯然違背了原子說的內容。 亞佛加厥定律：在同溫、同壓下，同體積的任何氣體具有相同分子 數。 V1 n1 ＝ V2 n2
例如：
氫
H2
氯
Cl2
氯化氫
2HCl
物質的組成 1－7
可以合理解釋氣體化合體積定律。 氫及氯都由分子組成，因此氯化氫可由整數個原子化合而成。
道耳頓原子說可以圓滿解釋質量守恆、定比定律、倍比定律，但無 法解釋氣體化合體積定律。 分子說才可以圓滿解釋氣體化合體積定律。 四、原子量與分子量 原子量： 因原子質量太小，無法直接測得，因此以各原子的質量相互比較所 得的數值，來表示原子的質量，稱為原子量。 比較標準：1961 年，國際純化學暨應用化學聯合會（IUPAC）以碳
-12（12 C）原子的原子量定為 12 作標準。例如：每個 若為
12
C 的 1.33291 倍，那麼
16
16
O 原子量
O 的原子量就是 12 1.33291
15.9949。 公式：
某元素重 某元素原子量 12 比值 12 同原子數之 C重 C原子量
待求原子量 12 比值
原子質量單位（amu）： 1amu 一個 12 C 原子質量的
1 12
1 12 g 23 12 6.0210
1.66 10
−24
g
23
1g 6.02 10 amu 平均原子量：因元素有同位素的存在，所以週期表上元素的原子量 ，乃由各同位素的原子量乘以其含量再相加所得的數值。 ：天然鎂含有 24Mg、25Mg 及 26Mg 三種同位素。其天然存在量 分別為 80.0%、10.0%、10.0%，則鎂的平均原子量為若干？
1－8
：24 80.0% 25 10.0% 26 10.0% 24.3 ：分子量為分子中各原子的原子量總和。
平均原子量各同位素原子量所占莫耳百分率的和
A A1X1 A2X2 ……（Ai 表同位素原子量，Xi 表含量） 莫耳（亞佛加厥數 NA）：
12 克 12 C 所含有的原子個數 6.02 1023。
分子莫耳數
分子質量 STP 氣體體積 NTP 氣體體積 分子數 23 6.0210 22.4L 24.5L 分子量
CM V （STP：0°C、1atm，氣體莫耳體積為 22.4L； NTP：25°C、1atm，氣體莫耳體積為 24.5L）
、下列何者不是溶液？ 空氣
鹽酸
24K 金
黃銅
： ：24K 金為純金，非溶液。 、以滴管取出紫甘籃菜汁，滴 1 滴於濾紙中心，然後逐滴滴加酒精於濾 紙中心，結果會在濾紙上呈現數層同心圓的顏色，此一分離菜汁色素 的方法稱為： 萃取
傾析
離心
過濾
水銀
石墨
層析 ： 、下列物質中何者沒有固定的沸點？ 汽油 鹽酸
高梁酒
物質的組成 1－9
： ：混合物沒有固定熔點、沸點。 、下列有關混合物分離的敘述，何者正確？ 加丙酮可以萃取紅茶的咖啡因 蒸餾是利用沸點不同而分離物質 分餾所得到的物質常為混合物 工業上應用蒸餾技術來精煉石油 將環己烷加入含碘的水溶液中，許多碘會移至環己烷層，此現象稱 為層析 ： ：選項：丙酮會與水互溶。 選項：分餾。 選項：萃取。 、下圖為蒸餾裝置的示意圖，試問下列敘述何者正確？
蒸餾是利用物質的溶解度不同純化混合物 混合物受熱時，沸點低的先汽化 通常會在燒瓶中加入磁攪拌子，防止突沸 為收集冷凝的液體，加入冷凝管由上方注入冷水，下方流出溫水 溫度計主要目的為測量混合物的溫度 ： ：選項：利用沸點不同。 選項：由下方注入冷水，上方流出溫水。 選項：置於燒瓶接近冷凝管處，測量汽化物質的溫度。 、下列各組物質之組成關係，何者可以倍比定律說明？
1－10
O2、O3
235 92
U、
C2H6、C2H2 238 92
CH3OCH3、CH3CH2OH
U
NH3、NCl3 ： ：由「兩種」相同元素組成的不同化合物。 、有 X、Y 兩元素相結合成甲、乙兩化合物，已知化合物甲 3.0 克中含 有 X 為 1.4 克，化合物乙 27 克中含有 Y 為 20 克。若知甲化學式為
XY，則乙化學式應為下列何者？ X2Y3
X2Y5
XY2
X2Y
： ：
X
Y
甲（XY）
1.4
1.6
乙（XYa）
7
20
X
Y
甲（XY）
7
8
乙（XYa）
7
20
5 2 XY5 化為簡單整數比 X2Y5 1：a 8：20 a
2
、同溫、同壓下，20mL 甲氣體（分子式 A2）與 60mL 乙氣體（分子式
B2）完全反應後，產生 40mL 丙氣體，則丙氣體的分子式為何？ AB2
A2B3
AB3
AB
： ：1A2 3B2 2AxBy，且同 T 同 P 下，V 比 n 比係數比，
故為 1：3：2，且遵守原子不滅，故 x 1、y 3，故丙為 AB3。 、同溫同壓下，若 10 毫升的 NH3 分子含 x 個原子，則多少毫升的 H2 亦 含有 x 個原子？ 5
10
： ： VHN 3 ： VH 2 n HN 3 ： n H 2
10： VH2
x x ： 4 2
15
20
物質的組成 1－11
VH2 20mL 、已知 A 3B → 2C，其中 A、B、C 為不同分子，A、C 的分子量分 別為 10g/mol、50g/mol，則 B 的分子量為多少 g/mol？ 10
20
30
40
： ：1 10 3 MB 2 50
MB 30g/mol 、自然界中硼有兩種同位素（即
10
B和
11
B），其原子量為 10.8，此兩
種同位素的含量比（10 B：11 B）是多少？ 1：2
1：4
1：6
1：8
： ：10.8 10 x 11（1 x）
x 0.2 所以含量比（10 B：11 B） x：（1 x） 0.2：（1 0.2） 1：4 、氧原子原子量為 16.0，下列敘述何者不正確？ 一個氧原子的質量為 16.0amu 一莫耳分子氧的質量為 6.02 1023 amu 一克氧分子的質量為 6.02 1023 amu 一個氧分子的質量為 32.0 1.67 10 −24 g 一莫耳分子氧的質量為 32g ： ：1 克 6.02 1023 amu
所以一莫耳分子氧的質量為 32 克 32 6.02 1023 amu 、某未知氣體，密度不知，但知其體積 4mL 與同狀況下的氧氣 8mL 等 重，則下列何者正確？ 此氣體分子量為 25.6g/mol
1－12
S.T.P. 時此氣體的密度為 1.61g/L 同狀況下此氣體 4mL 與氧 8mL，其分子數比為 1：2 等重量時，此氣體與氧的莫耳數比為 2：1 ： ：選項：體積比莫耳數比 Vx： VO 2
等重時 4 Mx 8 32 64 選項：d
64 2.86g/L 22.4
選項：同狀況下，V 比分子數比 選項：莫耳數比
W W ： 1： 2 64 32
、X2Y5 中含 60.0% X 與 40.0% Y（重量%），則 X 之原子量為 Y 之幾 倍？ ：3.75 倍 ：設 X 原子量 a，Y 原子量 b
40 60 ： a b 15 4 a b 2： 5
a 3.75b 65 、如果銅元素的原子量是 63.5，則自然界中銅的同位素 63 29 Cu 和 29 Cu 之
原子個數比為何？ ：3：1 65 ：設自然界中 63 29 Cu 占 x， 29 Cu 占 1 x
則 63x 65（1 x） 63.5
x 0.75 1 x 1 0.75 0.25 65 所以 63 29 Cu ： 29 Cu 0.75：0.25 3：1